Meskouris / Hinzen / Butenweg Bauwerke und Erdbeben

Grundlagen - Anwendung - Beispiele
3. Auflage 2011
ISBN: 978-3-8348-9856-2
Verlag: Vieweg & Teubner
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark

E-Book, Deutsch, 731 Seiten, eBook

Neben theoretischen Grundlagen steht auch bei der dritten Auflage wieder die Praxis der Ingenieurseismologie im Focus. Das Buch wurde um weitere Beispiele, auch zum neu erschienenen Weißdruck der DIN 4149, EC8, der Anwendung bei Sonderbauten wie Silobau- und Tankbauwerke sowie Schornsteine ergänzt. Auf der beiliegenden CD sind alle erforderlichen Programme und Abbildungen, Videosequenzen und Animationen zur besseren Veranschaulichung zusammengestellt.


Prof. Konstantin Meskouris, Lehrstuhl für Baustatik und Baudynamik, RWTH Aachen
PD Dr. Klaus-G. Hinze, Abteilung Erdbebengeologie, Universität zu Köln
Dr.-Ing. Christoph Butenweg, Lehrstuhl für Baustatik und Baudynamik, RWTH Aachen
Dr.-Ing. Michael Mistler, Lehrstuhl für Baustatik und Baudynamik, RWTH Aachen

Zielgruppe

Professional/practitioner

Autoren/Hrsg.

Meskouris, Konstantin

Hinzen, Klaus-G.

Butenweg, Christoph

Mistler, Michael

Inhaltsverzeichnis

1;Vorwort zur erweiterten dritten Auflage;5
2;Aus dem Vorwort zur ersten Auflage;7
3;Aus dem Vorwort zur zweiten Auflage;7
4;Inhaltsverzeichnis;8
5;1 Baudynamische Grundlagen;18
5.1;1.1 Bewegungsdifferentialgleichungen, d’ALEMBERTsches Prinzip;18
5.2;1.2 Zeitabhängige Vorgänge und Prozesse;23
5.3;1.3 Der Einmassenschwinger;27
5.3.1;1.3.1 Der Einmassenschwinger im Zeitbereich;27
5.3.2;1.3.2 Der Einmassenschwinger im Frequenzbereich;33
5.3.3;1.3.3 Der Einmassenschwinger mit nichtlinearer Rückstellkraft;36
5.3.4;1.3.4 Lineare Antwortspektren von Beschleunigungszeitverläufen;40
5.3.5;1.3.5 Nichtlineare (inelastische) Antwortspektren;43
5.3.6;1.3.6 Spektrumkompatible Beschleunigungszeitverläufe;44
5.4;1.4 Stabtragwerke als diskrete Mehrmassenschwinger;48
5.4.1;1.4.1 Statische Beanspruchung;48
5.4.2;1.4.2 Differentialgleichungssystem des Diskreten Mehrmassenschwingers;53
5.4.3;1.4.3 Wesentliche Freiheitsgrade, statische Kondensation, Eigenwertproblem;54
5.4.4;1.4.4 Modale Analyse;58
5.4.5;1.4.5 Viskoser Dämpfungsansatz;62
5.4.6;1.4.6 Direkte Integration;63
5.4.7;1.4.7 Berechnung der Schnittkräfte ebener Rahmen aus den Verformungen;65
5.5;Literatur Kapitel 1: Allgemeine Nachschlagewerke (Auswahl);67
6;2 Seismologische Grundlagen;69
6.1;2.1 Wellenausbreitung;69
6.1.1;2.1.1 Bewegungsgleichung;70
6.1.2;2.1.2 Lösung der Bewegungsgleichung;72
6.1.3;2.1.3 Elastische Konstanten;73
6.1.4;2.1.4 Raumwellen;74
6.1.5;2.1.5 Raumwellen in geschichteten Medien;77
6.1.5.1;2.1.5.1 FERMATsches Prinzip und SNELLIUSsches Gesetz;77
6.1.5.2;2.1.5.2 Laufzeit und Laufweg eines Strahls;79
6.1.5.3;2.1.5.3 Kritische Refraktion;80
6.1.5.4;2.1.5.4 Laufzeitkurven;80
6.1.5.5;2.1.5.5 Aufteilung der seismischen Energie an Grenzflächen;83
6.1.6;2.1.6 Oberflächenwellen;86
6.1.6.1;2.1.6.1 RAYLEIGH-Welle;87
6.1.6.2;2.1.6.2 LOVE-Welle;91
6.1.7;2.1.7 Dämpfung;95
6.2;2.2 Die Struktur von Seismogrammen;96
6.2.1;2.2.1 Strong-motion-Seismogramm;97
6.2.2;2.2.2 Seismogramm eines Lokalbebens;98
6.2.3;2.2.3 Seismogramm eines Fernbebens;100
6.2.4;2.2.4 Parameter zur Beschreibung der Bewegung;101
6.2.4.1;2.2.4.1 Zeitbereichsgrößen;101
6.2.4.2;2.2.4.2 Dauer der Bodenbewegung;103
6.2.4.3;2.2.4.3 Frequenzbereichsgrößen;104
6.2.4.4;2.2.4.4 Beispiel;105
6.3;2.3 Einfluss des lokalen Untergrundes;108
6.3.1;2.3.1 Verstärkungsfunktion eines Schichtpaketes;109
6.3.1.1;2.3.1.1 Homogene Sedimentschicht auf steifer Festgesteinsschicht ohne Dämpfung;110
6.3.1.2;2.3.1.2 Homogene Sedimentschicht mit Dämpfung auf steifer Festgesteinsschicht;112
6.3.1.3;2.3.1.3 Homogene Sedimentschicht mit Dämpfung auf elastischer Festgesteinsschicht;113
6.3.1.4;2.3.1.4 Sedimentschichtpaket mit Dämpfung auf elastischer Festgesteinsschicht;115
6.3.2;2.3.2 Beispiele von Standorteffekten;116
6.3.3;2.3.3 Nichtlineares Materialverhalten;120
6.3.3.1;2.3.3.1 Dynamische Setzung;120
6.3.3.2;2.3.3.2 Bodenverflüssigung;120
6.3.4;2.3.4 Einfluss der dreidimensionalen Struktur des Untergrundes;122
6.4;2.4 Ermittlung ingenieurseismologischer Standortparameter;123
6.4.1;2.4.1 Wellengeschwindigkeiten;123
6.4.1.1;2.4.1.1 Refraktionsseismik;123
6.4.1.2;2.4.1.2 Reflexionsseismik;125
6.4.1.3;2.4.1.3 Spektrale Analyse von Oberflächenwellen;125
6.4.1.4;2.4.1.4 Bohrlochmessungen;125
6.4.2;2.4.2 Ermittlung der Materialdämpfung;127
6.4.3;2.4.3 Dichte;127
6.4.4;2.4.4 Passive Messungen;127
6.4.5;2.4.5 H/V Methode;127
6.5;2.5 Der seismische Herdprozess;129
6.5.1;2.5.1 Scherverschiebung;130
6.5.2;2.5.2 Punktquellenapproximation und äquivalente Kräfte;131
6.5.3;2.5.3 Momententensor;138
6.5.4;2.5.4 Der ausgedehnte seismische Herd;140
6.5.5;2.5.5 Das Herdspektrum;144
6.5.6;2.5.6 Spannungsabfall;146
6.5.7;2.5.7 Abschätzung maximaler Bodenbewegungen;146
6.6;2.6 Ingenieurseismologische Parameter;147
6.6.1;2.6.1 Erdbebenstärke;147
6.6.1.1;2.6.1.1 Magnitude;147
6.6.1.2;2.6.1.2 Seismische Energie;149
6.6.1.3;2.6.1.3 Beziehungen zwischen Moment und Magnitude;152
6.6.1.4;2.6.1.4 Beziehungen zwischen Momentmagnitude und Herddimension;152
6.6.2;2.6.2 Standortbezogene Parameter;153
6.6.2.1;2.6.2.1 Makroseismische Intensität;153
6.6.2.2;2.6.2.2 Die europäische makroseismische Skala;154
6.6.2.3;2.6.2.3 Makroseismische Begriffe und Auswerteverfahren;158
6.6.2.4;2.6.2.4 Beziehungen zwischen Intensität und Beschleunigung;161
6.6.2.5;2.6.2.5 Beziehungen zwischen Magnitude und Beschleunigung;162
6.7;2.7 Erdbebenstatistik und Erdbebengefährdung;165
6.7.1;2.7.1 Rezente, historische und Paläoerdbeben;166
6.7.2;2.7.2 Archäoseismologie;167
6.7.3;2.7.3 Charakterisierung der seismischen Quellen;170
6.7.3.1;2.7.3.1 Räumliche Bebenverteilung;170
6.7.3.2;2.7.3.2 Zeitliche Bebenverteilung;172
6.7.4;2.7.4 Deterministische Verfahren der Gefährdungsanalyse;172
6.7.5;2.7.5 Probabilistische Verfahren;174
6.7.6;2.7.6 Erdbebengefährdungskarten;178
6.8;2.8 Seismologische Praxis;179
6.8.1;2.8.1 Messtechnik;179
6.8.1.1;2.8.1.1 Seismometer;179
6.8.1.2;2.8.1.2 Messstation;184
6.8.2;2.8.2 Lokalisierung;188
6.8.3;2.8.3 Bestimmung der Magnitude;190
6.9;2.9 Beispiele typischer Erdbebenschäden;191
6.10;Literatur Kapitel 2;199
7;3 Seismische Beanspruchung von Konstruktionen;205
7.1;3.1 Rechenverfahren;205
7.1.1;3.1.1 Modalanalytisches Antwortspektrenverfahren;206
7.1.2;3.1.2 Verfahren mit statischen Ersatzlasten;212
7.1.3;3.1.3 Direkte Integrationsverfahren;212
7.1.4;3.1.4 Nichtlineare Verfahren;217
7.1.4.1;3.1.4.1 Inelastische statische Untersuchungen („Pushover-Analysis“);228
7.1.4.2;3.1.4.2 Kapazitätsspektrum-Methode;232
7.1.4.3;3.1.4.3 Verformungsbasierter Nachweis nach DIN EN 1998-1 (2010), Anhang B;238
7.1.4.4;3.1.4.4 Inelastische dynamische Untersuchungen (Zeitverlaufsmethode);255
7.2;3.2 Asynchrone multiple seismische Erregung;262
7.3;3.3 Boden-Bauwerk Interaktion;271
7.3.1;3.3.1 Allgemeines zur Boden-Bauwerk Interaktion;271
7.3.2;3.3.2 Untersuchungsmethoden;272
7.3.2.1;3.3.2.1 Direkte Methode und Substrukturmethode;272
7.3.2.2;3.3.2.2 Frequenzbereich und Zeitbereich;273
7.3.2.3;3.3.2.3 Einfache physikalische Modelle und Randelementmethode;274
7.3.3;3.3.3 Berechnungsmodelle;274
7.3.3.1;3.3.3.1 Bettungszahlmodell nach Winkler;274
7.3.3.2;3.3.3.2 Kegelstumpfmodell nach Wolf;276
7.3.3.3;3.3.3.3 Geometrische Dämpfung und Materialdämpfung;278
7.3.3.4;3.3.3.4 Randelementmethode;278
7.3.4;3.3.4 Berechnungsbeispiel;281
7.3.4.1;3.3.4.1 Problemstellung;281
7.3.4.2;3.3.4.2 Modellbeschreibung;281
7.3.4.3;3.3.4.3 Brückenpfeiler unter Vertikallast;282
7.3.4.4;3.3.4.4 Brückenpfeiler unter Horizontallast;283
7.4;Literatur Kapitel 3;285
8;4 Erdbebenbemessung von Bauwerken nach DIN 4149 und DIN EN 1998-1;288
8.1;4.1 Inhaltliche Erläuterung der DIN 4149;288
8.1.1;4.1.1 Stand der Erdbebennormung in Deutschland;288
8.1.2;4.1.2 Anwendungsbereich und Zielsetzung;288
8.1.3;4.1.3 Gliederung der DIN 4149;289
8.1.4;4.1.4 Erdbebengerechter Entwurf;290
8.1.4.1;4.1.4.1 Grundrissgestaltung;290
8.1.4.2;4.1.4.2 Aufrissgestaltung;291
8.1.4.3;4.1.4.3 Ausbildung der Gründung;293
8.1.5;4.1.5 Erdbebeneinwirkung;293
8.1.5.1;4.1.5.1 Erdbebenzonenkarte und Untergrundbeschreibung;293
8.1.5.2;4.1.5.2 Elastisches Antwortspektrum;296
8.1.5.3;4.1.5.3 Bemessungsspektrum für lineare Tragwerksberechnungen;298
8.1.6;4.1.6 Berechnungsverfahren;299
8.1.6.1;4.1.6.1 Vereinfachtes Antwortspektrenverfahren;300
8.1.6.2;4.1.6.2 Multimodales Antwortspektrenverfahren;301
8.1.7;4.1.7 Berücksichtigung von Torsionswirkungen;302
8.1.7.1;4.1.7.1 Tragwerke mit unsymmetrischer Verteilung von Steifigkeit und Masse;303
8.1.8;4.1.8 Nachweis der Standsicherheit;306
8.1.8.1;4.1.8.1 Vereinfachter Nachweis der Standsicherheit;306
8.1.8.2;4.1.8.2 Grenzzustand der Tragfähigkeit;307
8.1.8.3;4.1.8.3 Nachweis der Duktilität;308
8.1.8.4;4.1.8.4 Nachweis des Gleichgewichts;308
8.1.8.5;4.1.8.5 Nachweis der Tragfähigkeit von Gründungen;308
8.1.8.6;4.1.8.6 Nachweis der erdbebengerechten Ausführung von Fugen;308
8.1.9;4.1.9 Baustoffspezifische Regelungen für Betonbauten;309
8.1.9.1;4.1.9.1 Teilsicherheitsbeiwerte;309
8.1.9.2;4.1.9.2 Duktilitätsklasse 1;309
8.1.9.3;4.1.9.3 Duktilitätsklasse 2;311
8.1.10;4.1.10 Baustoffspezifische Regelungen für Stahlbauten;319
8.1.10.1;4.1.10.1 Duktilitätsklasse 1;319
8.1.10.2;4.1.10.2 Duktilitätsklassen 2 und 3;320
8.1.10.3;4.1.10.3 Ablaufschema für den Nachweis von Stahlbauten;328
8.1.11;4.1.11 Baustoffspezifische Regelungen für Mauerwerksbauten;329
8.1.11.1;4.1.11.1 Anforderungen an Mauerwerksbaustoffe und Konstruktionsregeln;329
8.1.11.2;4.1.11.2 Einhaltung konstruktiver Regeln, DIN 4149, Abschnitt 11.1-11.3;330
8.1.11.3;4.1.11.3 Rechnerischer Nachweis nach DIN 4149, Abschnitt 11.6;331
8.1.12;4.1.12 Baustoffspezifische Regelungen für Holzbauten;333
8.2;4.2 Inhaltliche Unterschiede zwischen DIN 4149 und DIN EN 1998-1;333
8.2.1;4.2.1 Anwendungsbereich und Zielsetzung;334
8.2.2;4.2.2 Gliederung der DIN EN 1998-1;334
8.2.3;4.2.3 Erdbebengerechter Entwurf;335
8.2.4;4.2.4 Erdbebeneinwirkung;335
8.2.5;4.2.5 Berechnungsverfahren;336
8.2.6;4.2.6 Berücksichtigung von Torsionswirkungen;336
8.2.6.1;4.2.6.1 Ansatz zufälliger Torsionswirkungen;336
8.2.6.2;4.2.6.2 Ansatz von Torsionswirkungen im vereinfachten Antwortspektrenverfahren;336
8.2.6.3;4.2.6.3 Regelmäßige Grundrisse;337
8.2.6.4;4.2.6.4 Unregelmäßige Grundrisse;337
8.2.6.5;4.2.6.5 Ansatz von Torsionswirkungen in räumlichen Tragwerksmodellen;338
8.2.6.6;4.2.6.6 Vergleich mit DIN 4149 und Zusammenfassung;338
8.2.7;4.2.7 Nachweis der Standsicherheit;339
8.2.8;4.2.8 Baustoffspezifische Regelungen für Betonbauten;339
8.2.9;4.2.9 Baustoffspezifische Regelungen für Stahlbauten;340
8.2.10;4.2.10 Baustoffspezifische Regelungen für Mauerwerksbauten;342
8.2.10.1;4.2.10.1 Vereinfachter Nachweis mit konstruktiven Regeln;342
8.2.10.2;4.2.10.2 Rechnerischer Nachweis;343
8.3;4.3 Rechenbeispiele zur DIN 4149 und DIN EN 1998-1;345
8.3.1;4.3.1 Stahlbetontragwerk mit aussteifenden Wandscheiben;345
8.3.1.1;4.3.1.1 Tragwerksbeschreibung;345
8.3.1.2;4.3.1.2 Lastannahmen und Bemessungskombination;346
8.3.1.3;4.3.1.3 Elastische Antwortspektren;347
8.3.1.4;4.3.1.4 Vertikalkomponente der Erdbebeneinwirkung;347
8.3.1.5;4.3.1.5 Verhaltensbeiwerte;348
8.3.1.6;4.3.1.6 Anzusetzende Vertikallasten für die seismische Berechnung;348
8.3.1.7;4.3.1.7 Modellbildung;349
8.3.1.8;4.3.1.8 Vereinfachtes Antwortspektrenverfahren;351
8.3.1.9;4.3.1.9 Multimodales Antwortspektrenverfahren auf Grundlage eines Ersatzstabs;356
8.3.1.10;4.3.1.10 Multimodales Antwortspektrenverfahren: Räumliches Tragwerksmodell mit Balkenelementen;358
8.3.1.11;4.3.1.11 Multimodales Antwortspektrenverfahren: Räumliches Tragwerksmodell mit Schalenelementen;366
8.3.1.12;4.3.1.12 Ergebnisvergleich der verschiedenen Rechenmodelle;369
8.3.1.13;4.3.1.13 Bemessung und konstruktive Durchbildung: Duktilitätsklasse 1 (DCL);370
8.3.1.14;4.3.1.14 Bemessung und konstruktive Durchbildung: Duktilitätsklasse 2 (DCM);371
8.3.1.15;4.3.1.15 Anmerkungen zur Bemessung von Stahlbetonbauten;376
8.3.2;4.3.2 Stahltragwerk;376
8.3.2.1;4.3.2.1 Nachweis in Duktilitätsklasse 1 (DCL);381
8.3.2.2;4.3.2.2 Nachweis in Duktilitätsklasse 2 (DCM);381
8.3.2.3;4.3.2.3 Anmerkungen zur Bemessung von Stahlbauten;384
8.3.3;4.3.3 Reihenhaus aus Mauerwerk;385
8.3.3.1;4.3.3.1 Vereinfachter Nachweis mit konstruktiven Regeln nach DIN 4149;386
8.3.3.2;4.3.3.2 Vereinfachter Nachweis mit konstruktiven Regeln nach DIN EN 1998-1;388
8.3.4;4.3.4 Mehrfamilienhaus aus Kalksandsteinmauerwerk;390
8.3.4.1;4.3.4.1 Vereinfachter Nachweis mit konstruktiven Regeln nach DIN 4149;392
8.3.4.2;4.3.4.2 Vereinfachter Nachweis mit konstruktiven Regeln nach DIN EN 1998-1;395
8.3.4.3;4.3.4.3 Vereinfachtes Antwortspektrenverfahren am Ersatzstab;397
8.3.4.4;4.3.4.4 Standsicherheitsnachweis nach DIN 1053-100 (2006);405
8.3.4.5;4.3.4.5 Multimodales Antwortspektrenverfahren mit räumlichem Tragwerksmodell;413
8.3.4.6;4.3.4.6 Statisch nichtlinearer Nachweis;425
8.4;Literatur Kapitel 4;428
9;5 Seismische Vulnerabilität bestehender Bauwerke;432
9.1;5.1 Grundlegendes Beurteilungskonzept;432
9.2;5.2 Bauwerksschädigung;432
9.2.1;5.2.1 Strukturelle Schädigungsindikatoren;433
9.2.1.1;5.2.1.1 Lokale Schädigungsindikatoren;433
9.2.1.2;5.2.1.2 Globale Schädigungsindikatoren;434
9.2.2;5.2.2 Ökonomische Schädigungsindikatoren;434
9.2.3;5.2.3 Bewertung der Schädigung;435
9.3;5.3 Seismische Gefährdung;436
9.3.1;5.3.1 Klassifizierungsparameter;436
9.3.2;5.3.2 Seismische Gefährdungskurven;437
9.4;5.4 Methoden zur Bestimmung der seismischen Vulnerabilität;438
9.4.1;5.4.1 Vereinfachte Methoden (Untersuchungsstufe I);438
9.4.1.1;5.4.1.1 Vulnerabilitätskurven;438
9.4.1.2;5.4.1.2 Empirische Formeln;441
9.4.2;5.4.2 Methoden in Untersuchungsstufe II;441
9.4.3;5.4.3 Methoden in Untersuchungsstufe III;445
9.5;5.5 Integriertes Gesamtkonzept;447
9.5.1;5.5.1 Bauwerksklassifizierung;447
9.5.2;5.5.2 Spezifikation für Hochbauten;447
9.5.2.1;5.5.2.1 Untersuchungsstufe I;447
9.5.2.2;5.5.2.2 Untersuchungsstufe II;455
9.5.2.3;5.5.2.3 Untersuchungsstufe III;458
9.5.2.4;5.5.2.4 Beispiel 1: Verwaltungsgebäude in Istanbul: Untersuchungsstufen I und II;460
9.5.2.5;5.5.2.5 Beispiel 2: Bürogebäude in Istanbul: Untersuchungsstufe III;462
9.5.3;5.5.3 Spezifikation für Brückenbauwerke;465
9.5.3.1;5.5.3.1 Programmsystem SVBS;466
9.5.3.2;5.5.3.2 Untersuchungsstufe I;467
9.5.3.3;5.5.3.3 Untersuchungsstufe II;467
9.5.3.4;5.5.3.4 Untersuchungsstufe III;467
9.5.3.5;5.5.3.5 Beispiel: Rheinbrücke Emmerich: Untersuchungsstufen I, II und III;468
9.5.4;5.5.4 Spezifikation für Industrieanlagen;475
9.6;Literatur Kapitel 5;478
10;6 Mauerwerksbauten;483
10.1;6.1 Verhalten von Mauerwerksbauten unter Erdbebenbelastung;483
10.1.1;6.1.1 Versagensformen von Mauerwerksscheiben unter seismischer Belastung;483
10.1.2;6.1.2 Wand-Decken und Wand-Wand Interaktion;486
10.1.3;6.1.3 Zusammenwirken der Schubwände;491
10.2;6.2 Rechenverfahren für Mauerwerksbauten;492
10.3;6.3 Berechnungsmodelle für Mauerwerksbauten;493
10.3.1;6.3.1 Ersatzstab;493
10.3.2;6.3.2 Ebenes Rahmenmodell;494
10.3.3;6.3.3 Pseudo 3D-Modelle mit äquivalenten Rahmenmodellen;496
10.3.4;6.3.4 Räumliche Modelle;497
10.4;6.4 Beanspruchungen senkrecht zur Wandebene;498
10.4.1;6.4.1 Problemstellung;498
10.4.2;6.4.2 Normative Nachweise;499
10.4.2.1;6.4.2.1 Tragende Schubwände;499
10.4.2.2;6.4.2.2 Nicht tragende Trennwände;500
10.4.3;6.4.3 Verformungsbasierte Nachweiskonzepte;501
10.4.3.1;6.4.3.1 Seismische Belastung der Wände;501
10.4.3.2;6.4.3.2 Verformungsbasierte Nachweise;501
10.4.4;6.4.4 Numerische Simulationen;505
10.4.5;6.4.5 Forschungsbedarf;506
10.5;6.5 Ermittlung von Last-Verformungskurven für Schubwände;507
10.5.1;6.5.1 Zyklische Schubwandversuche;507
10.5.2;6.5.2 Nichtlineare Berechnungen;510
10.5.3;6.5.3 Analytische Ansätze der FEMA-Richtlinien;511
10.5.3.1;6.5.3.1 Berechnung der horizontalen Tragfähigkeiten;511
10.5.3.2;6.5.3.2 Ermittlung der Verformungsfähigkeiten der Versagensformen;512
10.5.4;6.5.4 Analytische Ansätze nach DIN EN 1996-1-1 und DIN EN 1998-3;513
10.5.4.1;6.5.4.1 Horizontale Tragfähigkeiten der Versagensformen;514
10.5.4.2;6.5.4.2 Verformungsfähigkeiten der Versagensformen;515
10.5.5;6.5.5 Analytischer Ansatz auf Grundlage der Versuchsdaten aus ESECMaSE;515
10.5.6;6.5.6 Datenbankansatz auf Grundlage experimenteller Kurven;517
10.6;6.6 Verformungsbasierte Bemessung von Mauerwerksbauten;518
10.6.1;6.6.1 Berechnung des Gebäude-Kapazitätsspektrums;519
10.6.1.1;6.6.1.1 Vereinfachter Ansatz: Kapazitätskurve bezogen auf das Erdgeschoss;519
10.6.1.2;6.6.1.2 Genauerer Ansatz: Kapazitätskurve bezogen auf das oberste Geschoss;522
10.6.2;6.6.2 Iterative Ermittlung des Performance Point;523
10.6.3;6.6.3 Berücksichtigung der normativen Anforderungen;526
10.7;6.7 Berechnungsbeispiele für den statisch nichtlinearen Nachweis;527
10.7.1;6.7.1 Beispiel 1: Dreistöckiges Reihenhaus;527
10.7.2;6.7.2 Beispiel 2: Einfluss der Torsion am Beispiel eines freistehenden Gebäudes;531
10.7.3;6.7.3 Beispiel 3: Doppelhaushälfte aus Ziegelmauerwerk;532
10.7.4;6.7.4 Nachweis mit experimentell ermittelten Last-Verformungskurven;533
10.7.5;6.7.5 Nachweis mit approximierten Last-Verformungskurven;537
10.7.6;6.7.6 Nachweis der Einspannwirkung der Deckenplatte;539
10.8;Literatur Kapitel 6;540
11;7 Bauwerke und Komponenten im Anlagenbau;545
11.1;7.1 Einführung;545
11.2;7.2 Sicherheitskonzept auf Grundlage von Bedeutungsbeiwerten;546
11.3;7.3 Auslegung der Primärstruktur;548
11.4;7.4 Sekundärstrukturen;552
11.4.1;7.4.1 Berechnungsansätze;552
11.4.2;7.4.2 Berechnungsbeispiel für einen Behälter in einer fünfstöckigen Anlage;560
11.5;7.5 Silobauwerke;567
11.5.1;7.5.1 Ersatzlastverfahren nach DIN EN 1998-4 (2007);569
11.5.2;7.5.2 Berechnung der Eigenfrequenzen von Silos;574
11.5.2.1;7.5.2.1 Silos mit direkter Lagerung auf einem Gründungskörper;574
11.5.2.2;7.5.2.2 Silos mit Unterkonstruktion;577
11.5.2.3;7.5.2.3 Silos in Silobatterien;579
11.5.3;7.5.3 Ansatz der Dämpfung für Silos;581
11.5.3.1;7.5.3.1 Strukturdämpfung;581
11.5.3.2;7.5.3.2 Dämpfung des Untergrunds;581
11.5.3.3;7.5.3.3 Dämpfung des Schüttguts;581
11.5.3.4;7.5.3.4 Ansatz einer gewichteten Dämpfung;581
11.5.4;7.5.4 Berücksichtigung der Boden-Bauwerk-Interaktion;582
11.5.5;7.5.5 Berechnungsbeispiel: Schlankes Silo;582
11.5.5.1;7.5.5.1 Beanspruchungen infolge Fülllasten;583
11.5.5.2;7.5.5.1 Beanspruchung infolge Erdbeben für konstanten Beschleunigungsverlauf;585
11.5.5.3;7.5.5.2 Beanspruchung infolge Erdbeben für veränderlichen Beschleunigungsverlauf;587
11.5.5.4;7.5.5.3 Beanspruchung infolge Erdbeben mit vereinfachtem Berechnungsansatz;590
11.5.6;7.5.6 Berechnungsbeispiel: Gedrungenes Silo;592
11.5.7;7.5.7 Numerische Simulation;598
11.5.8;7.5.8 Vergleich der Verfahren;601
11.6;7.6 Tankbauwerke;603
11.6.1;7.6.1 Einleitung;603
11.6.2;7.6.2 Grundlagen: Zylindrische Tankbauwerke unter Erdbebenbelastung;604
11.6.3;7.6.3 Eindimensionale horizontale Erdbebeneinwirkung;608
11.6.3.1;7.6.3.1 Konvektiver Druckanteil (Schwappen);608
11.6.3.2;7.6.3.2 Impulsiv starrer Druckanteil (Starrkörperverschiebung);610
11.6.3.3;7.6.3.3 Impulsiv flexibler Druckanteil (Biegeschwingung);612
11.6.3.4;7.6.3.4 Praxisbezogene Vereinfachung der Druckanteile durch tabellierte Faktoren;618
11.6.3.5;7.6.3.5 Überlagerung der Druckanteile für eindimensionale horizontale Anregung;623
11.6.4;7.6.4 Vertikale Erdbebeneinwirkung;624
11.6.4.1;7.6.4.1 Impulsiv starrer Druckanteil infolge vertikaler Erdbebenanregung;624
11.6.4.2;7.6.4.2 Impulsiv flexibler Druckanteil infolge vertikaler Erdbebenanregung;625
11.6.4.3;7.6.4.3 Überlagerung der Druckanteile für vertikale Erdbebenanregung;629
11.6.5;7.6.5 Überlagerung der Anteile für die dreidimensionale Erdbebenanregung;629
11.6.6;7.6.6 Aufstellung der Spektren für das Antwortspektrenverfahren;631
11.6.7;7.6.7 Fundamentschub und Umsturzmomente;632
11.6.7.1;7.6.7.1 Berechnung durch Integration der Druckfunktionen;632
11.6.7.2;7.6.7.2 Vereinfachter Ansatz nach DIN EN 1998-4 (2007), Anhang A.3.2.2;636
11.6.7.3;7.6.7.3 Näherungsverfahren nach Housner;638
11.6.8;7.6.8 Weitere Lastfälle zur Bemessung von Tanks;643
11.6.8.1;7.6.8.1 Lasten aus Eigengewicht;643
11.6.8.2;7.6.8.2 Hydrostatischer Druck;643
11.6.8.3;7.6.8.3 Wind;643
11.6.8.4;7.6.8.4 Schnee;644
11.6.8.5;7.6.8.5 Lasten aus Setzungen;644
11.6.8.6;7.6.8.6 Temperaturbelastung;644
11.6.8.7;7.6.8.7 Vorspannung;644
11.6.8.8;7.6.8.8 (Gas-) Innendruck;644
11.6.8.9;7.6.8.9 Überlagerung der einzelnen Lastfälle;644
11.6.9;7.6.9 Berechnungsbeispiel 1: Schlanker Tank;644
11.6.9.1;7.6.9.1 Objektbeschreibung;645
11.6.9.2;7.6.9.2 FE-Modellierung des Tanks;646
11.6.9.3;7.6.9.3 Berechnung der Druckkurven;646
11.6.9.4;7.6.9.4 Fundamentschub und Umsturzmomente mit genauen Druckkurven;650
11.6.9.5;7.6.9.5 Fundamentschub und Umsturzmomente mit tabellierten Druckkurven;650
11.6.9.6;7.6.9.6 Fundamentschub und Umsturzmomente nach Housner;651
11.6.9.7;7.6.9.7 Fundamentschub und Umsturzmomente nach Gehrig (2004);654
11.6.9.8;7.6.9.8 Ergebnisvergleich der Verfahren für Fundamentschub und Umsturzmomente;655
11.6.9.9;7.6.9.9 Beurteilung der Spannungen in der Tankschale;656
11.6.10;7.6.10 Berechnungsbeispiel 2: Tank mittlerer Schlankheit;658
11.6.10.1;7.6.10.1 Objektbeschreibung;658
11.6.10.2;7.6.10.2 FE-Modellierung des Tanks;659
11.6.10.3;7.6.10.3 Fundamentschub und Umsturzmomente mit tabellierten Vorfaktoren;659
11.6.10.4;7.6.10.4 Fundamentschub und Umsturzmomente nach DIN EN 1998-4 (2007);662
11.6.10.5;7.6.10.5 Ergebnisvergleich und Diskussion;663
11.6.11;7.6.11 Fazit;665
11.6.12;7.6.12 Anhang: Tabellen der einzelnen Druckanteile;666
11.7;Literatur Kapitel 7;670
12;8 Absperrbauwerke;675
12.1;8.1 Standsicherheitsnachweise für Erddämme;675
12.1.1;8.1.1 Standsicherheitsnachweise;675
12.1.1.1;8.1.1.1 Pseudostatisches Verfahren;677
12.1.1.2;8.1.1.2 Dynamische Verfahren;678
12.1.2;8.1.2 Berechnung der Gleitsicherheit mit Hilfe der Finite-Elemente Methode;679
12.1.2.1;8.1.2.1 Berechnung des Sicherheitsfaktors;679
12.1.2.2;8.1.2.2 Gleitkreis der geringsten Sicherheit;680
12.1.3;8.1.3 Berechnungsbeispiel;684
12.1.3.1;8.1.3.1 Modellbildung;684
12.1.3.2;8.1.3.2 Lastfall Eigengewicht;686
12.1.3.3;8.1.3.3 Lastfall Wassereinstau;687
12.1.3.4;8.1.3.4 Nachweis der Böschungsbruchsicherheit für den Lastfall Wassereinstau;687
12.1.3.5;8.1.3.5 Lastfall Erdbeben;688
12.2;Literatur Kapitel 8;691
13;9 Anhang Programmbeschreibungen;692
13.1;9.1 Übersicht;692
13.2;9.2 Programmbeschreibungen;695
14;Sachwortverzeichnis;726

Über Autor(innen)

Prof. Konstantin Meskouris, warbis2012 am Lehrstuhl für Baustatik und Baudynamik der RWTH Aachen tätig. Er engagiert sich als Vorsitzender der Deutschen Gesellschaft für Erdbebeningenieurwesen und Baudynamik.PD Dr. Klaus-G. Hinzen lehrtals Professor für Erdbebengeologie und Archäo-Seismologie an der Universität zu Köln. Dort leitet er die Erdbebenstation Bensberg. Dr.-Ing. Christoph Butenweg ist Akademischer Oberrat amLehrstuhl für Baustatik und Baudynamik der RWTH Aachen. Zudem ist er Vorstandsmitglied des dortigen Center for Wind and Earthquake Engineering.Dr.-Ing. Michael Mistler war als wissenschaftlicher Mitarbeiter amLehrstuhl für Baustatik und Baudynamik der RWTH Aachen tätig. Seit 2006 arbeitet er im Ingenieurbüro Dr. Heiland in Bochum.